Atom se može smatrati nestabilnim na jedan od dva načina. Ako uzme ili izgubi elektron, on postaje električki nabijen i vrlo reaktivan. Takvi električno nabijeni atomi poznati su kao ioni. Nestabilnost se može dogoditi i u jezgri kada je broj protona i neutrona neuravnotežen. Nastojeći postići ravnotežu, atom emitira čestice u obliku zračenja dok jezgra ne postane stabilna. Kaže se da su takvi nestabilni atomi radioaktivni.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Joni su električki nestabilni i brzo stvaraju kemijske veze. Atomi s nestabilnim jezgrama emitiraju zračenje sve dok jezgre ne postanu stabilne.
Što je stabilni atom?
Da bismo bolje razumjeli nestabilne atome, pomaže procijeniti što je stabilnost. U poznatom planetarnom modelu, atom se sastoji od jezgre teških pozitivno nabijenih čestica, nazvanih protoni, i električno neutralnih zvanih neutroni. Kružni oko jezgre oblak je lakših, negativno nabijenih elektrona. Protoni i elektroni imaju jednake i suprotne naboje.
Kad je atom stabilan, ima neto električni naboj 0, što znači da je broj protona jednak broju elektrona. Jezgra je također uravnotežena, tako da je broj protona jednak broju neutrona. Takav atom nije inertan. I dalje se može kombinirati s drugima u kemijske spojeve, a njegova sklonost tome ovisi o broju njegovih valentnih elektrona ili onih elektrona koji se mogu dijeliti s drugim atomima.
Kad atom postane ion
Kad atom izgubi ili dobije elektron, on postaje ion. Ako dobije elektron, to je kation, a ako ga izgubi, to je anion. To se najčešće događa u kemijskim reakcijama, u kojima atomi dijele elektrone da bi stvorili stabilnu vanjsku ljusku od 8. Na primjer, molekula vode sastoji se od dva atoma vodika i atoma kisika. Svaki od atoma vodika predaje svoj pojedinačni elektron kako bi postali pozitivno nabijeni ioni, dok ih atom kisika prihvaća da postanu negativno nabijeni. Kombinacija tvori vrlo stabilnu, iako malo električno polarnu molekulu.
Slobodni ioni mogu postojati u otopini ili u materijalima podložnim električnom polju. Kada postoje u otopini, otopina postaje elektrolit, koji je sposoban provoditi električnu energiju. Zbog svog električnog naboja, ioni imaju veću sklonost kombiniranju i stvaranju spojeva od električno neutralnih atoma.
Nuklearna nestabilnost ili radioaktivnost
Kada atomska jezgra ima višak protona ili neutrona, ona ih odbacuje nastojeći postići uravnoteženo stanje. Zbog jačine sile koja drži jezgru na okupu, čestice koje izlaze iz nestabilnih jezgri, koje se nazivaju radionuklidi, vrlo su energične. Te jezgre mogu emitirati alfa zrake, koji se sastoje od protona i neutrona; beta zrake, koji su negativno ili pozitivno nabijeni elektroni; i gama zrake, koji su visokoenergetski fotoni.
Kad radionuklid izgubi neutron, on postaje drugačiji izotop istog elementa, ali kad izgubi proton, postaje sasvim drugi element. Atom nastavlja emitirati radioaktivno zračenje sve dok ne postigne stabilan broj protona i neutrona. Vrijeme koje je potrebno da polovica datog uzorka određenog izotopa propadne u stabilan oblik naziva se njegovim Pola zivota. Vrijeme poluraspada može varirati od djelića sekunde u slučaju Polonija-215 do milijardi godina u slučaju Urana-238.